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机械臂与视觉感知系统的结合得到的机械臂视觉伺服系统通过视觉感知信息构建视觉闭环控制回路,使得机器人系统可以适应更加复杂的工作环境,更具有智能性。其中,基于摄像机参数未知的无标定视觉伺服控制方法被广泛应用于机械臂视觉伺服系统,如图像雅可比矩阵方法、智能拟合算法和一些在特殊视觉布局下基于图像误差的引导控制方法。随着机械臂视觉伺服系统的应用领域越来越广,工作环境越来越复杂,固定的机械臂已不再满足需求,将机械臂搭载到运载平台上的移动机械臂视觉伺服系统逐渐受到关注。相对于固定机械臂,移动机械臂视觉伺服系统运动控制的研究仍然存在未解决的难点问题:移动机械臂的工作环境是动态的,在运动过程中,系统参数会受到动态环境的干扰,这就要求移动机械臂控制系统具有极强的抗干扰性和鲁棒性。本文针对移动机械臂系统在笛卡尔空间位姿定位的无标定视觉伺服任务,进行了如下主要工作:(1)基于eye-to-hand双目视觉感知系统,提出了移动机械臂无标定视觉伺服智能控制器,该控制器采用视觉系统的特定图像特征,基于图像直接完成移动平台和机械臂的智能控制。证明了控制器的稳定性,并给出了该控制器对双目视觉系统的输入输出特性要求。(2)针对eye-to-hand双目视觉系统,基于建立的摄像机图像空间到笛卡尔空间的视觉映射模型,定性与定量地分析了双目视觉系统的输入输出特性,得到了eye-to-hand双目视觉系统的输入输出单调特性区间。结合所提出的移动机械臂无标定视觉伺服智能控制器对视觉系统的要求,得到了两台摄像机的理想安装点及此时的安装裕度,并进行了实验。理论分析和实验验证表明eye-to-hand双目视觉系统在理想安装点具有很大的安装裕度,能够很好地满足所提出的控制器要求,具有极强的鲁棒性和抗干扰性。(3)基于两轮差速轮式移动平台、亿学通六自由度机械臂和普通摄像头搭建移动机械臂视觉伺服实物平台,使用本文设计的控制器完成实物实验,从而验证本文双目视觉系统视觉映射模型的分析及结论在无标定视觉伺服系统中的指导意义及实际可行性。